上海騰拔質(zhì)構(gòu)儀用于測定蓮仁的硬度

蓮子在成為食材之前，需要將其內(nèi)部味道苦澀的蓮心去除。鮮蓮子機械去心通常采用空心沖針插入蓮仁球端中心，并借助壓縮空氣將蓮心從蓮仁擠出的方法，以保證蓮仁和蓮心完整。在鮮蓮子去心過程中，鮮蓮子受沖針、氣流等載荷的作用，極易造成蓮仁和蓮心損傷破碎，進而影響鮮蓮子的加工質(zhì)量及經(jīng)濟性。為提高鮮蓮子的去心質(zhì)量，降低去心加工中的損傷，蓮農(nóng)在去心前通常將蓮子浸泡在清水中進行預(yù)處理，以提高去心過程中蓮心從蓮子中滑出的成功率。前期研究發(fā)現(xiàn)，適當時長的浸泡預(yù)處理可以有效提升鮮蓮子的去心質(zhì)量，而浸泡時間過短或過長，蓮心去除難度與破損概率增大，不利于保證去心質(zhì)量。值得一提的是，如何確定合適的浸泡時長，目前只能依靠經(jīng)驗，其背后的影響機理尚不明了，在缺乏理論指導(dǎo)的情況下，難以實現(xiàn)對蓮子優(yōu)質(zhì)去心工藝的準確把控。

有關(guān)花生、稻谷、油菜籽等種子脫粒的文獻研究表明，浸泡處理將影響種子含水率，而含水率對這些種子的物理與力學(xué)特性將造成影響，進而影響種子與機械工具之間的作用力，最終影響種子的脫粒效果。蓮子與上述種子具有相似性，去心時與機具直接接觸，為降低鮮蓮子去心的損傷破碎率，提高去心質(zhì)量，有必要圍繞浸泡時間與蓮仁物理與力學(xué)特性間的關(guān)系開展研究。圍繞蓮子的物理與力學(xué)特性，國內(nèi)外學(xué)者開展了相關(guān)研究工作。在干蓮子物理特性研究方面，趙小廣等測得了干蓮子的千粒質(zhì)量、含水率、蓮殼厚度、殼仁間隙、密度等物理參數(shù)。馬芝麗等研究了不同產(chǎn)區(qū)干蓮子的加工特性，對比分析了不同地區(qū)的5 種干殼蓮子的縱橫徑比、營養(yǎng)成分、蒸煮后的質(zhì)構(gòu)特性。為解決干蓮子去心破碎問題，馬秋成等測得了干蓮仁的彈性模量、抗壓強度和擠壓極限載荷等力學(xué)特性參數(shù)，為干蓮子去心機設(shè)計提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

在鮮蓮子物理與力學(xué)特性研究方面，侯群喜等測定了不同成熟度帶殼鮮蓮子的外形尺寸和含水率，并對鮮蓮子進行了力學(xué)特性試驗，獲得了不同軸線方向上的彈性模量、破殼力等力學(xué)參數(shù)。張松等測定了帶殼鮮蓮子的剪切力學(xué)特性，獲得了蓮子含水率等因素對鮮蓮子剪切破裂力的影響規(guī)律。朱亨銀等測量了鮮蓮子外殼的切透力、仁堅實度等物理與力學(xué)特性。HE 等測量了鮮蓮子剝殼過程中避免蓮仁破裂的最大允許壓縮力和最小必要剪切力。

上述鮮蓮子物理與力學(xué)特性研究，主要是為解決鮮蓮子剝殼問題所開展的，研究對象是包括蓮殼在內(nèi)的蓮子整體，而對蓮仁的研究相對較少。由于鮮蓮子在去心加工之前，已將蓮殼和蓮膜去除，去心時去心工具直接與蓮仁接觸，因此必須獲取蓮仁的物理與力學(xué)特性。盡管已有文獻研究了干蓮仁的力學(xué)特性，但由于干蓮仁與鮮蓮仁的含水率不同，其物理與力學(xué)特性存在較大差異。因此，為解決鮮蓮子去心時的損傷破碎問題，研究鮮蓮仁的物理與力學(xué)性能及其與浸泡時間之間的關(guān)系十分必要。

本文對不同浸泡時間下蓮仁的物理與力學(xué)特性開展了試驗研究。分析了浸泡時間對蓮仁、蓮心的幾何參數(shù)以及蓮仁的硬度、彈性模量、抗壓強度和去心力等力學(xué)特性的影響規(guī)律，建立了蓮仁浸泡時間與蓮仁物理與力學(xué)特性指標的對應(yīng)關(guān)系；基于課題組研制的鮮蓮子空氣擠出去心機開展了針對不同浸泡時間蓮仁的去心試驗，獲取了蓮仁浸泡時間對蓮仁物理與力學(xué)特性及蓮仁去心質(zhì)量的影響規(guī)律。研究結(jié)果可為鮮蓮子機械去心技術(shù)的機理應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。